一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置的制作方法

1.本实用新型属于桥梁吊杆振动控制技术领域，涉及一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置。


背景技术：

2.吊杆是桥梁工程中常见的竖向传力构件，在拱桥、悬索桥、斜拉桥中均存在大量的竖向或斜向吊杆。长度较大的吊杆柔性高，容易在自然风的作用下发生振动，影响正常使用和结构安全。与大跨度桥梁主梁相比，吊杆的断面常采用圆形、矩形和h型，气动外形更钝，且竖向或斜向安装的吊杆可能遭遇0
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范围内风向角的自然风作用，风致振动更难以控制。近年来，大量桥梁均存在吊杆风致振动的问题。
3.传统抑制吊杆振动的方法主要有机械措施和气动措施两类，机械措施为在吊杆上安装阻尼器，阻尼器可以有效地抑制吊杆风振，但阻尼器仅在较窄的频率范围内有效，对于高频振型的抑振效果差；阻尼器受到安装空间和振子行程的限制，对各类吊杆的通用性较差，而且工程造价高。气动措施主要包括缠绕螺旋线和表面增加凹坑、翼缘和腹板开孔、安装翼板等，其中，缠绕螺旋线和表面凹坑仅适用于圆形断面的吊杆，对不同风向角适应较好，但抑制效果与螺旋线丝径、缠绕方式、凹坑分布方式等有关，有时不太理想；翼缘和腹板开孔仅适用于h型断面吊杆，安装翼板一般应用于箱型断面吊杆，它们均难以适应实际0
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范围内风向角，由于控制效果随风向角而变化，需要进行大量试验优化工作，往往难以达到理想的控制效果。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置，解决了传统抑制吊杆振动的方法存在的抑振效果差和造价高的问题。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置，包括吊杆、转动体和圆环；
7.圆环外壁开有滑槽，内壁安装有若干弹性机构，弹性机构包括接触板和弹簧，弹簧一端与接触板连接，另一端与圆环内壁连接；
8.圆环由第一半圆环和第二半圆环拼接而成，圆环设有若干个，圆环套设在吊杆外壁；
9.滑槽内设有滚轮机构，转动体通过滚轮机构与圆环连接。
10.进一步，滚轮机构包括两个滚轮和连接轴，两滚轮分别与连接轴一端连接，两滚轮嵌入在滑槽内。
11.进一步，转动体上设有连接杆，连接杆与连接轴连接。
12.进一步，两个圆环为一组，转动体通过滚轮机构与两个圆环连接。
13.进一步，第一半圆环和第二半圆环相接处设有凸耳，凸耳通过螺栓连接。
14.进一步，转动体采用隔离板或者流线型外壳。
15.进一步，滑槽为c型槽。
16.进一步，吊杆的断面形状为圆柱形、h型或者箱型。
17.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
18.本实用新型公开了一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置，包括吊杆、转动体和圆环，圆环外壁开有滑槽，内壁安装有若干弹性机构，弹性机构包括接触板和弹簧，圆环通过接触板和弹簧固定在吊杆表面，弹簧在安装时受压，以产生足够的摩擦力、并可以适应安装的微调；转动体与滚轮机构相连，滚轮机构可以在圆环的滑槽内运动，在自然风作用下，当转动体与风向不一致时，风场产生额外的复位扭矩，使转动体绕圆环转动以实时调整风向；当转动体与来流风向一致时，可以改善吊杆断面周围的流场，从而控制风致振动。因此，本实用新型的吊杆风振控制装置，能够自适应不同风向的来流风，有效抑制风引起的吊杆振动，气动措施的有效性只需要保证其与来流风向一致时的控制效果即可，因此，大幅简化了气动控制措施的选型要求，控制风致振动的效果容易得到保证；而且本装置可以适用在各类吊杆断面上安装，与传统安装阻尼器方案，成本低、安装更换方便，而且，随风向自适应转动的效果也有一定的景观效果。
19.进一步，第一半圆环和第二半圆环相接处设有凸耳，安装时，只要将两个半圆环套设在吊杆外部，拼接处凸耳对其，通过螺栓连接凸耳即可，安装简单快捷。
附图说明
20.图1为安装隔离板的装置示意图；
21.图2为隔离板替换为流线型外壳的示意图；
22.图3为内嵌滑槽式圆环的示意图；
23.图4为运用于h型吊杆的安装示意图；
24.图5为滚轮在圆环内的剖切面示意图；
25.图中：1、吊杆；2、隔离板；3、圆环；4、流线型外壳；5、滚轮；6、凸耳；7、接触板；8、弹簧；9、连接轴；10、连接杆。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
27.如图1～图3所示，本实用新型公开了一种可自适应风向角的桥梁吊杆风振控制装置，包括吊杆1、转动体和圆环3；圆环3外壁开有滑槽，内壁安装有若干弹性机构，弹性机构包括接触板7和弹簧8，弹簧8一端与接触板7连接，另一端与圆环3内壁连接；圆环3由第一半圆环3和第二半圆环3拼接而成，圆环3设有若干个，圆环3套设在吊杆1外壁；滑槽内设有滚轮机构，转动体通过滚轮机构与圆环3连接。
28.具体地，如图5所示，滚轮机构包括两个滚轮5和连接轴9，两滚轮5分别与连接轴9一端连接，两滚轮5嵌入在滑槽内，滑槽为c型槽。
29.具体地，如图5所示，转动体上设有连接杆10，连接杆10与连接轴9连接。
30.如图1所示，两个圆环3为一组，转动体通过滚轮机构与两个圆环3连接。
31.具体地，第一半圆环3和第二半圆环3相接处设有凸耳6，安装时，只要将两个半圆
环3套设在吊杆1外部，拼接处凸耳6对其，通过螺栓连接凸耳6即可，安装简单快捷。
32.如图1所示，转动体采用隔离板2，隔离板2通过圆环3固定在吊杆1表面上，若隔离板2与来流风向不一致，来流风会在隔离板2上作用复位扭矩，使得其通过滚轮5在圆环3的滑槽内转动至来流风向；当隔离板2与来流风向一致时，可以改善吊杆1断面周围的流场，控制风致振动。
33.隔离板2沿吊杆1长度方向分段布置，每段长度和间隔距离应具体通过计算或试验确定。
34.如图2所示，在具体应用中，也可以采用流线型外壳4替换图1中的隔离板2，流线型外壳4采用对称翼型，翼型左右对称，在风作用下不会对吊杆1产生额外的作用力，且转动中心相对于扭转中心向上游偏离，以产生复位扭矩。
35.圆环3与吊杆1通过接触板7和弹簧8连接，通过调整接触板7与吊杆1接触面的角度、以及弹簧8的尺寸，如图4所示，可以适应h型或者箱型等非圆形断面的安装。
36.隔离板2也可以替换成任何可以改善吊杆1断面流场的气动措施，如果替代隔离板2的气动措施不能在偏离主风向时产生复位扭矩，可以在气动措施尾部增加一个类似于隔离板2的导向片。在具体应用时，应根据吊杆1断面具体的外形尺寸，通过试验或者分析确定隔离板2或者其他气动措施，以及相匹配的圆环3的尺寸。
37.本装置具体应用的过程如下：
38.1)根据待控制吊杆1的断面外形和尺寸大小，确定圆环3的尺寸，以及接触板7与吊杆1表面接处的角度和弹簧8的长度，以保证装置与吊杆1安装的匹配性。
39.2)通过试验或者cfd计算分析，选择能够有效改善吊杆1振动的气动措施，检验该气动措施绕吊杆1中心转动时的气动静扭矩中心，若两者偏离较小不足以产生复位扭矩，则在气动措施尾部安装一定宽度的导向片。
40.3)通过风洞试验或者计算，确定气动措施沿吊杆1长度方向布置的间隔和每段长度。
41.4)现场安装。
42.以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。